Способ управления двухступенчатым реактором дегидрирования углеводородного сырья

 

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДВУХСТУПЕНЧАТЫМ РЕАКТОРОМ. ДЕГИДРИРОВАНИЯ УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ путем регулирования состава контактного газа после первой и второй ступеней реактора изменением температуры реакционной смеси на входе соответствующей ступени реактора в зависимости от расхода сырья в реактор и состава газа на входе соответствующей ступени реактора, регулирования расходов свежего сырья и пара, отличаюD; и и с я тем, что, с целью снижения расхода сырья и энергозатрат, регулируют соотношение расходов свежего сырья и пара изменением расхода .пара, а расход свежего сырья и состав контактного газа после первой и второй ступеней реактора регулируют в зависимости от расхода топливного газа в печь, количества энергозатрат I на стадиях дегидрирования и разделения , количества получаемых побочных (Л и целевого продуктов и потерь целевого продукта.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SLI„, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ1ТИЙ (21) 3641506/23-26 (22) 13.07,83 (46) 23.08.85. Бюл.¹ 31 (72) В. И.Крутилин, Л.А,Орехов, В.M.Ãðèãoðaâ, И.П.Безносов, Н.А.Колпиков.и С.Н.Гвоздев (53) 66.012-052 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР №.298364, кл. В 01 I 3/00, 1968.

Авторское свидетельство СССР № 717025, кл. С 07 С 15/10, 1978. (54)(57) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДВУХСТУПЕНЧАТЫМ РЕАКТОРОМ. ДЕГИДРИРОВАНИЯ

УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ путем регулирования состава контактного газа после первой и второй ступеней реактора изменением температуры реакционной смеси на входе соответствующей (51)4 С 07 В 35/04 С 05 11 27/00 ступени реактора в зависимости от рас. хода сырья в реактор и состава газа на входе соответствующей ступени реактора, регулирования расходов свежего сырья и пара, о т л и ч а юm и и с я тем, что, с целью снижения расхода сырья и энергозатрат, регулируют соотношение расходов свежего сырья и пара изменением расхода .пара, а расход свежего сырья и состав контактного газа после первой и второй ступеней реактора регулируют в зависимости от расхода топливного газа в печь, количества энергозатрат на стадиях дегидрирования и разделения, количества получаемых побочных и целевого продуктов и потерь целевого продукта.

11 74421 ти при. автоматизации процессов дегид- 5 рирования.

Цель изобретения — снижение рас10 ся датчиком 1 и регулируется в первую

Пар подогревается в печах 6 и 7. ТемДавление топливного газа, подаваемого в печь 6, измеряется датчиком 2440 и регулируется клапаном 25, а в печь

7 — соответственно датчиком 26 и клапаном 27. Расход пара в печь измеряется датчиком 28 и регулируется клапаном 29. В вычислительном блоке 30 45 осуществляется расчет энергозатрат, количества получаемых целевых и побочных продуктов, а в блоке 31 оптимизация — расчет управляющих воздейст50

Изобретение относится к автоматизации производственных процессов и может быть использовано в химической и нефтехимической промьппленносхода сырья и энергозатрат.

На чертеже представлена система управления для реализации предлагаемого способа.

Расход сырья в реактор измеряетступень 2 реактора с помощью регулятора 3 и клапана 4. Расход пара в печь регулируется регулятором 5. пература перегретого пара в печи 6 измеряется датчиком 8 и регулируется регуляторами 9 и .10, а температура перегретого пара в печи 7 измеряется датчиком 11 и регулируется регуляторами 12 и 13.

Температура реакционной смеси на входе первой ступени реактора измеряется и регулируется соответственно датчиком 14 и регулятором 15, а состав контактного газа после первой ступени реактора — датчиком 16 и регулятором 17. Температура реакционной смеси на входе второй ступени реактора после межступенчатого перегревателя 18 измеряется и регулируется соответственно датчиком 19 и регулятором 20, а состав контактного газа после второй ступени 21 реактора — датчиком 22 и регулятором 23, вий.

Расход и состав углеводородного конденсата измеряются датчиками 32 и 33, расходы несконденсированного газа (абгаэа )и свежего сырья — датчиками 34 и 35, Состав газа на входе в первую ступень реактора измеряется датчиком 36. Расходы топливного газа в печи 6 и 7, воды и этилен

35 гликоля на стадию. разделения измеряются датчиками 37-40. Разделение продуктов дегидрирования осуществля— ется в аппарате 4,1.

Способ осуществляют следующим образом.

Для реактора дегидрирования этилбензола в стирол осуществляется стабилизация содержания стирола в контактном газе после первой и второй ступеней реактора (Х и Х - ), Основными побочными продуктами являются бентол и несконденсированный газ, Оптимальную величину расхода свежего сырья (этилбензольной шихты ) можно определить по выражению

opt 1 "тг 2 "э g%un Ф *n «P и (Р)

С Чэ Ч ц«> где а„- а - коэффициенты;

Чтг расход топливного газа;

Ч вЂ” количество энергозатрат э (пара, холода, воды ) на стадии дигидрирования;

Чцд- количество получаемого целевого продукта (стирола ); сэ

F — расход свежего сырья, измеряемый датчиком 35;

Ч,„ „„- количество получаемых побочных продуктов;

Ч, — количество энергозатрат на стадии разделения; — количество потерь целевопцд го продукта.

Количество энергозатрат на стадии разделения определяется по выражению

Ч Ч % (г)

Ч э =+ вод Ч кол «р

Ч где Ч,э — Расход воды, измеРЯемый датчиком 39; — расход холода (этилен° гликоля ), измеряемый

% датчиком 40; — расход пара, измеряемый датчиком 28.

Расход топливного газа определяется, как

"тг Ч тг Ч тг (э) где Ч,„„ и Ч, — расходы топливно1

ro газа в печи

6 и 7, измеряемые датчиками 37 и 38, 1174421 4 первой и второй ступени реактора определяется по выражениям:

1 Ф ш ш

=-ы F +ы х +а х +a а,. + ст ор1 «12 er 1Э ст 1Ф тс

Г Уь УВК

I где К

1 коэффициент, учитывающий наличие примесей в целевом продукте, например этилбензола в стироле — ректи- 11, фикате в производстве стирола; содержание стирола в углеводородном конденсате (УВК), измеряемое датчиком 33; расход углеводородного кон-. денсата, измеряемый датчиком 32; содержание стирола в этилбензольной шихте, измеряемое 20 датчиком 36; расход этилбензольной шихты, измеряемый датчиком 1; количество смолы, образующейся при разделении УВК (зано- 25 сится в блок 30 по результатам работы стадии разделения). ество побочных продуктов

ЧВК

"ст

УВК т хст ш

) смолы I

Колич равно

30 где x6T — содержание бентола в УВК, ЧВК

УВк измеряемое датчиком 33; — расход УВК, измеряемый датчиком 32; ),„бс — РасхоД несконДенсиРованного газа (абгаза ),измеряемый датчиком 34. 40

Количество энергозатрат на стадии разделения определяется по выражению р У8К ЧВК ЧВк УВк с), =Ы F х +ы F х +ы х F 45

Э ст Э Бт В ст (6) 50 (71 55

%па,o =%смолы

Количество целевого продукта (стирола) определяется по выражению

УЬК ЧВК

%пop бт a6r (о) где а„— а1о — ко эффициенты; хш — содержание бентопа бт в этилбензольной шихте,измеряемое . датчиком 36.

Количество потерь целевого продук. та (стирола) равно

Оптимальная величина содержания целевого продукта (стирола ) после р

"ЫщВЪ q + "м "т un тт и ор+" В С э "тэ "и цп ®

Lö lЦ I

Х =-q F +et X +"22" <т " 2Э Ч тг ст ор 2о 2 ст

24 ) Э 2f иП 2ЬЧ ППР 2т "Э 29 )ПЦП1

Ъ -Ы +Ы (9) где а 1 — а 2э — коэффициенты;

;х — содержание бентола в

-6n контактном газе после первой ступени реактора, измеряемое датчиком 16.

Оптимальный расход пара на дегидрирование равен

=К F (о1 тпрр opt u opt где К„ — коэффициент пропорциональности, Компромисс, возникающий при управлении двухступенчатым реактором дегидрирования углеводородного сырья, в частности этилбензола в стирол, заключается в следующем: режимные параметры Fîpt ;хот ор1

Й 1

"c T opt и 1 „,„ор определяются по выражениям (1 ), (8 ), (9 ) и (10 ) с учетом зависимостей (2 ) -(7).

При высоких значениях х и х

1 ст обеспечивается высокий выход стирола на пропущенный этилбензол, снижаются энергозатраты, но возрастает образование побочных продуктов и, как следствие, большие потери сырья.

1 %.

При низких значениях хсти хот снижается образование побочных продуктов, но увеличиваются энергозатраты вследствие необходимости увеличения нагрузки по шихте F для выполнения плана по целевому продукту и стиролу.

Распределение интенсивности процесса по ступеням реактора, определяемое величинами,х и хоо> завиI сит от степени влияния данного распределения на показатели процесса. Так, например, если увеличение х,1, приводит к более значительному возрастанию образования побочных продуктов, чем увеличение х,,,то в этом случае более интенсивно необходимо вести процесс во второй ступени. Если увеш личение F приводит к более значительному возрастанию энергозатрат, 1174421 чем увеличение образования побочных продуктов в эквивалентном соотношении при увеличении х.,и х, то необ.Тходимо. уменьшить значение F с увеличением в соответствующих пропорциях х и х,для выполнения плана по стиролу, С помощью регуляторов 3 и 5 осуществляется стабилизация расходов сырья, подаваемого на реактор, и пара. С помощью регуляторов 15, 9 и 10 осуществляется стабилизация темпера- туры реакционной смеси на входе в первую ступень 2 реактора путем изменения расхода топливного газа в печь 6. С помощью регулятора 17 осуществляется стабилизация состава контактного газа после первой ступени реактора путем выдачи воздействия в камеру задания регулятора 15.

Аналогично с помощью регуляторов

12, 13 и 20 осуществляется стабилизация температуры реакционной смеси на входе во вторую ступень 21 реактора путем изменения расхода топливного газа в печь 7. С помощью регулятора 23 осуществляется стабилизация состава контактного газа после второй ступени реактора путем выдачи воздействия в камеру задания регулятора 20.

Блок 30 осуществляет определение энергозатрат в стадии дегидрирования по выражению (2 ), расхода топливного газа по выражению (3 ), количества целевого продукта по выражению (4 ), 10 количества побочных продуктов по выражению(5), энергозатрат в стадии разделения по выражению (6 1, потерь целевого продукта по выражению(7).

Результаты расчетов передаются в

15 блок 31, который осуществляет определение оптимальных величин расхода сырья по уравнению(1 1, состава контактного газа (содержание целевого продукта ) после первой и второй сту20 пеней реактора по уравнениям (8 1 и .(9 ), расхода пара по выражению (10 1 с выдачей управляющих воздействий в камеры задания регуляторам 3,17, 23 и 5.

Предлагаемый способ позволяет снизить расход сырья, энергозатрат и, соответственно, удельные переменные технологические затраты на 1Х.! 174421

Осм(и дозбратнов с и с

JnONa

5136/25 Тираж 384 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Закаэ

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4

Составитель Г,Огаджанов

Редактор, Н.Яцола Техред И.Асталош Корректор А.Обручар